DE29623899U1 - Faservliesschleifmaterialrolle - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft Produkte zur Behandlung von Oberflächen und insbesondere Oberflächenbehandlungsbahnen bzw. -bögen, die einen lockeren Faservliesschleifkörper aufweisen. Der Schleifkörper kann dem Anwender in Rollenform geliefert werden. Das Rollenmaterial weist Oberflächen auf, die ausreichend ineinandergreifen, um die Rolle spiralförmig aufgewikkelt zu halten, aber doch trennbar sind, um ein Abwickeln der Rolle zuzulassen. Die Rolle ist perforiert, um das Abtrennen und Entfernen der Bögen von der Rolle zu ermöglichen.
Die Schleifmittelprodukte niedriger Dichte, die in US-A-2 958 593 definiert sind und unter der Bezeichnung "SCOTCH-BRITE" von der Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota, vertrieben werden, waren kommerziell sehr erfolgreich als Oberflächenbehandlungsprodukte. Dieser Typ von Schleifmittelprodukten besteht typischerweise aus gekräuselten Stapelfasern, die zu einer Matte bzw. einem Vlies geformt und mit einem harzartigen Bindemittel und einem Schleifmittel imprägniert worden sind. Dieses Material wird kommerziell in einem großen Typensortiment angeboten und erfüllt viele Funktionen. Es kann als Scheibe oder Rad zur Montage auf einer Drehachse bzw. Welle, als Band, als Auflage bzw. Blatt oder Bogen für Feinbearbeitungsgeräte, wie z. B. Fußbodenschleifpads, oder in Bogenform zur Verwendung als Handschleifblatt ausgebildet werden. In dieser letzteren Hinsicht sind geschnittene Bogen zur Verwendung als Handschleifblätter bei Anwendungen für die Oberflächenbearbeitung bereitgestellt worden, wie z. B. für Abzieh-, Aufrauh-, Reinigungs- oder Schlichtarbeiten. Solche Bogen wurden den Anwendern in vorgeschnittener Form geliefert und einzeln oder in Stapelform verpackt verkauft. Ein derartiges Faservliesschleifmaterial war auch in Rollenform
beziehbar, typischerweise auf einen Trägerkern aufgewickelt (wie z. B. einen Pappkern) , und dann konnten Stücke des Faservliesmaterials auf die gewünschte Länge geschnitten und von der Rolle entfernt werden.
Im Gebrauch haben Handschleifblätter aus Faservliesschleifmaterial (in vielen Fällen) Stahlwolleballen als begehrtes Oberflächenbehandlungsprodukt verdrängt. Stahlwolleballen verlieren im Gebrauch Metallteilchen, was zu zahlreichen Problemen führen kann (z. B. Oberflächenfehler, Rostflekken, unangenehme oder gesundheitsschädliche Splitter in den Fingern eines Benutzers usw.). Außerdem neigen Stahlwolleballen im Gebrauch zum Hängenbleiben oder Reißen und werden ungleichmäßig bezüglich ihrer Schleif- und Handhabungseigenschaften. Ein Vorteil von Stahlwolleballen gegenüber den bisher bekannten Faservlies-Handschleifblättern war jedoch ihre Schmiegsamkeit. Der Benutzer konnte einen Stahlwolleballen je nach der speziellen Anwendung in gewünschte Konfigurationen bringen (z. B. falten oder formen), und der Ballen behielt diese allgemeine Gestalt bei. Die bisher bekannten Handschleifblätter aus Faservliesschleifmaterial vermieden zwar das Problem des Teilchenabriebs, wiesen aber für den Endanwender nicht die geeignete Formanpassungsfähigkeit auf und konnten eine gefaltete oder fest zusammengerollte Form nicht halten. Wenn auch die Flächen der bekannten Faservliesschleifmaterialblätter naturgemäß rauh (d. h. schmirgelartig) sind, greifen sie bei gegenseitiger Berührung nicht ineinander ein bzw. haften nicht aneinander. Dieses Merkmal zusammen mit der Dicke, der Steifigkeit und dem Gewicht des bekannten Faservliesschleifmaterials verhinderte, daß dieses Material eine gefaltete oder zusammengerollte Form beibehielt. Ein weiterer Vorteil von Stahlwolleballen gegenüber den bekannten Handschleifblättern aus Faservliesschleifmaterial war die Fähigkeit, eine feine Oberflächenbeschaffenheit zu erzielen und gleichzeitig auf der abgeschliffenen Oberfläche ein gewünsch-
35 tes Auflageverhältnis herzustellen.
Wie oben erwähnt, wurde bekanntes Faservliesschleifmaterial den Endanwendern nur in Form von einzelnen Handschleifblättern oder Rollen geliefert. Bei der Verarbeitung solcher
Faservliesschleifmaterialien zu einzelnen Handschleifblättern bestand ein bekanntes Verfahren darin, eine sich in Längsrichtung erstreckende Faservliesschleifmaterialbahn (wie die Bahn 11 in Fig. 1) zu formen, die nacheinander in Querrichtung in mehrere Bahnzwischenabschnitte 15 geschnitten wird, wie bei 13 dargestellt. Jeder Bahnabschnitt 15 wird dann entlang mehreren in Längsrichtung verlaufenden Trennlinien 17 getrennt, um daraus mehrere Blattelemente 19 herzustellen. Das Trennen an jeder Linie 17 erfolgt nicht vollständig (einige Stränge des Faservliesmaterials zwischen benachbarten Blattelementen 19 bleiben unzerschnitten), so daß die Blattelemente 19 als Bahnabschnitt 21 verbunden bleiben. Jeder Bahnabschnitt 21 kann in einem oder mehreren Fertigungsschritten weiterverarbeitet werden, einschließlich des Stapeins mehrerer Bahnabschnitte 21, wie bei 23 dargestellt. Benachbarte Stapel 25 von Blattelementen 19 werden durch eine vertikale Relativbewegung (siehe z. B. die Pfeile 27 und 29), um die wenigen Faservliesmaterialstränge zu zerreißen, die benachbarte Blattelemente 19 des gleichen Bahnabschnitts 21 miteinander verbinden, in Verarbeitungsstapel 25 getrennt. Jeder getrennte Stapel 25 von Blattelementen 19 wird dann weiterverarbeitet und für den Vertrieb an die Endanwender verpackt, wobei folglich jedes Blattelement 19 ein einzelnes Faservlies-Handschleifblatt bildet.
Mirka, ein finnisches Unternehmen, hat Faservliesschleifmaterialien nach dem Stand der Technik in Rollenform unter der Marke "MIRLON" vertrieben, wobei die Rolle aus dem Material (das nicht selbsthaftend ist), bei der Auslieferung an den Endanwender in ein Schrumpfverpackungsmaterial eingehüllt ist. Das Faservliesschleifmaterial wird von dieser Rolle entfernt, indem es von der innersten Lage der Rolle in unmittelbarer Nähe der Mittelachse der Rolle abgewickelt und ein Stück von beliebiger gewünschter Länge abgeschnitten wird.
Die vorliegende Erfindung stellt eine verbesserte Verpackungs-, Auslieferungs- und Abgabeeinrichtung für lockeres Faservliesschleifmaterial zur Oberflächenbehandlung bereit, wie in den Schutzansprüchen definiert. Eine sich in Längsrich-
tung erstreckende Bahn aus solchem Material wird verbessert, indem mehrere in Längsrichtung beabstandete und in Querrichtung angeordnete geschwächte Bereiche bzw. Sollbruchbereiche entlang der Bahn angebracht werden, damit ein Benutzer mühelos und nacheinander die Bahn in mehrere Schleifmaterialblätter zur Oberflächenbehandlung trennen kann. In einer bevorzugten Ausführungsform ist jeder Sollbruchbereich durch Perforationen festgelegt, die in der Bahn ausgebildet sind.
Eine Rolle aus lockerem Faservliesschleifmaterial zur Oberflächenbehandlung wird durch Formen einer selbstbindenden Rolle verbessert, wobei aufeinanderfolgende Lagen des Faservliesmaterials einander gegenüberliegende Oberflächen aufweisen, die ausreichend ineinandergreifen, um das Faservliesmaterial in spiralförmig gewickelter Konfiguration zu halten, aber doch ausreichend gut lösbar sind, um das Abwickeln des Materials von der Rolle zuzulassen. Ein Faservliesmaterial mit derartigen Eigenschaften kann in eine gewünschte Form gefaltet oder zusammengerollt werden und halten eine solche Form, ohne sofort in einen flacheren Zustand aufzuspringen. So kann ein einzelnes Blatt aus einem solchen Material in eine vom Endanwender gewünschte Form gebracht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Faservliesschleifmaterial spiralförmig zu einer kernlosen Rolle aufgewickelt. Das Material wird aus dem an seine innerste Lage angrenzenden Bereich von der Rolle abgewickelt oder entfernt, und die äußerste Lage der Rolle ist von einer Schutzhülle umgeben. Die Hülle wird vorzugsweise durch ein Schrumpfverpakkungsverfahren ausgebildet und kann nach Wunsch Produktkennzeichnungsangaben tragen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Faservliesschleifkörper Schleifmittelteilchengröße und -verteilung auf, die eine Oberflächengüte mit Ra-Werten von weniger als 10 Mikrozoll (0,254 um) und ein Auflageverhältnis zwischen 15 und 60%, stärker bevorzugt zwischen 15 und 50%, und am stärksten bevorzugt zwischen 15 und 40%, verleiht. Ein solcher Faservliesschleifkörper eignet sich beispielsweise besonders gut zum Aufrauhen bzw. Schleifen von Autolackierungen vor dem Aufbringen der nächsten Schichten.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen übereinstimmende Komponenten bezeichnen.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines bekannten Verfahrens zur Herstellung von Handschleifblättern aus Faservliesschleifmaterial.
Fig. 2 zeigt eine isometrische Ansicht einer Rolle aus Faservliesmaterial, die gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung durch Querperforation in Abschnitte unterteilt ist.
Fig. 3 zeigt eine isometrische Ansicht der Rolle von Fig. 2, angeordnet' in einem Spender zur Aufnahme der Rolle und zur mühelosen Abgabe von aufeinanderfolgenden Bögen.
Fig. 4 zeigt eine isometrische Ansicht eines Blattes von der Rolle, das zum Gebrauch gefaltet ist.
Fig. 5 zeigt eine isometrische Ansicht eines Blattes von der Rolle, das zum Gebrauch zusammengeknüllt ist.
Fig. 6 zeigt eine isometrische Ansicht der Rolle von Fig. 2, die in eine Schutzhülle eingeschlossen ist.
Die oben bezeichneten Zeichnungsmerkmale stellen zwar bevorzugte Ausführungsformen dar, aber es werden auch andere Ausführungsformen der Erfindung erwogen, wie in der Diskussion festgestellt wird. Die Offenbarung stellt Ausführungsformen zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung dar, die als Dar-Stellung und nicht als Einschränkung gedacht sind. Der Fachmann kann zahlreiche weitere Modifikationen und Ausführungsformen ersinnen, die unter den Umfang und die Grundgedanken der vorliegenden Erfindung fallen. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgerecht gezeichnet, da bestimmte Merkmale der deutlichen Darstellung wegen vergrößert oder hervorgehoben werden mußten.
Fig. 2 zeigt eine Rolle aus Faservliesschleifmaterial
zur Oberflächenbehandlung, die zum Gebrauch im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung geformt und konfiguriert ist.
Das Faservliesschleifmaterial, das weiter unten ausführlicher beschrieben wird, wird zunächst als Längsbahn 30 geformt, die
dann spiralförmig auf eine quer angeordnete Achse aufgewickelt und als Rolle 32 gestaltet wird. Die Bahn 30 ist im allgemeinen einheitlich geformt und weist schrittweise beabstandete Sollbruchbereiche quer zur Bahn auf, wie durch die Perforationen 34 angezeigt. Einzelne Blätter oder Abschnitte 36 des Faservliesschleifmaterials können so nacheinander entlang den entsprechenden Perforationen 34 von der Rolle 32 abgetrennt werden.
Wie in Fig. 2 erkennbar, ist die Rolle 32 kernlos (d.
h. es ist kein Kern oder Mitteldorn aus anderem Material vorhanden, der die Rolle 32 in ihrer endgültigen Form trägt, in der sie an den Endanwender geliefert wird). Angrenzend an die innerste Lage der Rolle 32 bleibt eine zylinderförmige Mittelbohrung oder Öffnung 38 frei, um Zugang zu ihrem Inneren zu ermöglichen (d. h. zu dem Faservliesschleifmaterial der innersten Lage) . Wie in Fig. 3 erkennbar, werden die Blätter 36 vorzugsweise durch Mittelzug oder Mittelzuführung von der Rolle 32 abgetrennt, wobei sie nacheinander vom Ende der innersten Lage der Rolle entfernt werden. Ein Spender 40 weist mindestens eine, die Rolle 32 umgebende Seitenwand 42 und eine Bodenwand 44 auf, welche die Rolle 32 trägt. Die Rolle 32 kann so in den Spender 40 eingelegt werden, daß ihre Mittelöffnung 38 auf die Mittelöffnung 46 in der Bodenwand 44 ausgerichtet ist, um Zugang zum Ende der innersten Lage der Rolle 32 zu gewähren. Dann sind Einzelblätter 36 von der innersten Lage zugänglich und können leicht entlang den Perforationen 34 von der übrigen Rolle 32 abgetrennt werden, wie durch einen Anwender gewünscht (z. B. durch Zug an den freiliegenden Blättern in Richtung des Pfeils 48, wie in Fig. 3 dargestellt, und besonders am Endblatt 36a). Der Spender 40 ist auf geeignete Weise für die Montage eingerichtet, wie z. B. an einer Wand, auf einem Gestell oder einem anderen Träger, in einer Höhe und einer Position, die für den Anwender leicht zugänglich ist. Alle Blätter 36 auf einer Rolle 32 können auf diese Weise abgegeben werden, bis die Rolle in dem Spender verbraucht ist und durch eine neue Rolle aus Faservliesschleifmaterial zur Oberflächenbehandlung ausgetauscht werden muß.
Das lockere Faservliesschleifmaterial zur Oberflächenbehandlung weist bestimmte erwünschte Eigenschaften auf. Das Faservliesschleifmaterial ist zur Verwendung als Mehrzweckschleifkörper auf den Gebieten der Instandhaltungs-, Entfettungs-, Reinigungs-, Reparatur-, Aufrauh- und Detailarbeiten bei Kraftfahrzeug- und allgemeinen Schleifanwendungen vorgesehen. Erwünscht ist, daß das Faservliesschleifmaterial dem Anwender ein wegwerfbares Schleifmittelprodukt liefert, das dünn, brauchbar und leicht austeilbar ist. Ferner ist die Oberfläche des Faservliesschleifmaterials so beschaffen, daß bei spiralförmigem Aufwickeln in einer Rolle aufeinanderfolgenden Materiallagen ausreichend ineinandergreifen oder aneinander haften, um die Konfiguration der spiralförmig gewickelten Rolle beizubehalten, aber trotzdem leicht voneinander lösbar sind, um das Abwickeln des Materials von der Rolle in dem an eine innerste Lage oder an eine äußerste Lage angrenzenden Bereich zu ermöglichen. Ferner können die einzelnen Blätter 36 aus einem derartigen Faservliesschleifmaterial von einem Anwender in eine gewünschte Form gefaltet oder zusammengerollt werden und behalten diese Form bei, ohne sofort aufzuspringen. Zum Beispiel zeigt Fig. 4 ein Blatt 36, das in eine gewünschte Form gefaltet ist, und Fig. 5 zeigt ein Blatt 36, das zusammengerollt oder zusammengeknüllt ist. Die ineinandergreifenden Oberflächen des gefalteten oder zusammengeknüllten Blatts 36 halten die entstandene Form, statt das Blatt in seinen mehr geglätteten Fertigungszustand aufspringen zu lassen. Dieses Merkmal führt daher zu einem sehr schmiegsamen oder "knautschbaren" Blatt 36 aus Faservliesschleifmaterial, das den Griff und das Aussehen eines schmiegsamen Stahlwolleballens genauer
30 imitiert.
Es gibt anscheinend mehrere beteiligte Faktoren, welche die "Knautschbarkeit" des Blatts 36 beeinflussen, das aus einem solchen Faservliesschleifmaterial besteht. Die Dicke ist der offensichtlichste Faktor. Wenn bisher bekannte Handschleifblätter aus Faservliesschleifmaterial gefaltet oder zusammengerollt wurden, neigten sie wegen ihrer Dicke zum Aufspringen. Das Gewicht ist gleichfalls ein Faktor, da selbst eine dünne Bahn in die flache Form zurückstrebt, wenn es sich
um eine schwere Bahn handelt. Auch die Steifigkeit ist ein weiteres Merkmal, das mit Dicke und Gewicht verbunden sein kann, aber auch von den Werkstoffen abhängig sein kann. Schließlich ist die Eigenschaft der ineinandergreifenden Oberflächen der Bahn ein wichtiger Faktor, der dazu beiträgt die Bahn in gefalteter oder zusammengerollter Konfiguration zu halten, wie in den Figuren 4 und 5 dargestellt. Die ineinandergreifenden Oberflächen verfangen oder verhaken sich ineinander und tragen dazu bei, die Knick- oder Knitterfalten festzuhalten und die elastischen Kräfte des Bahnmaterials zu überwinden, die bestrebt sind, das Blatt in einen flacheren Zustand zurückfedern zu lassen. Dieses Merkmal gestattet auch dem Anwender, andere gewünschte Formen festzulegen. Zum Beispiel kann ein Blatt in eine stiftförmige Gestalt (mit einem spitz zulaufenden, kegelförmigen Ende) zusammengerollt werden, welche die Oberflächenbearbeitung in sonst unzugänglichen Werkstückbereichen ermöglicht.
Fig. 6 zeigt eine Rolle 32, wie sie vorzugsweise dem Endanwender geliefert wird. Obwohl die äußerste Lage des Faservliesschleifmaterials mit der vorhergehenden Lage ineinandergreift und folglich daran fixiert ist, ist um die äußerste Lage der Rolle 32 herum eine Schutzhülle 50 angebracht. Diese Hülle 50, die vorzugsweise aus einem Polyethylen-, Poly(vinylchlorid) - oder Polyester-Schrumpffolienschlauch geformt wird, ist dem Fachmann bekannt, wobei Poly(vinylchlorid) stärker bevorzugt wird; sie schützt die äußerste Lage, verhindert das unbeabsichtigte Abwickeln der Rolle 32 und bietet außerdem ein Mittel zum Anbringen von kommerziellen Informationen und Produktkennzeichnungen 52. Die Schrumpffolienhülle 50 bedeckt die äußerste Lage der Rolle 32 vollständig, ihre Enden aber nur teilweise. Die Schrumpffolienhülle 50 ist in der Umgebung der Mittelachse der Rolle 32 (und ihrer Öffnung 38) offen (wie bei der Öffnung 54 dargestellt), um die Abgabe von Blättern 36 von der innersten Lage der Rolle 32 zu ermöglichen, ohne die
35 Schrumpffolienhülle 50 zu entfernen.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in den folgenden Beispielen erläutert, die gegenwärtig ins Auge gefaßte, bevorzugte Ausführungsformen und die beste Ausfüh-
rungsart der Erfindung veranschaulichen, aber nicht als Einschränkung der Erfindung gedacht sind.
Offenes bzw. lockeres Faservliesschleifmaterial mit niedriger Dichte und Verfahren zu seiner Herstellung werden in US-A-2 958 593 beschrieben. Alternative Verfahren zur Herstellung von Faservliesschleifmaterialien sind verfügbar und schließen Kardieren, Naßverfahren, Blasverfahren und Spinnvliesverfahren ein (wie in US-A-4 227 350 offenbart). Speziell für eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird auf einer "Rando-Webber"-Maschine, beziehbar von der Rando Machine Corporation, Macedon, New York, eine leichte, offene Blasvliesbahn hergestellt. Die Bahn besteht aus du Pont T852-Faser 15 Denier Stärke (E. I. du Pont de Nemours & Company, Seaford Plant, Seaford, Delaware), einer gekräuselten Nylonfaser mit einer Stapellänge von anderthalb Zoll (3,81 cm). Das Gewicht der Fasermatte beträgt etwa 15
grain pro (4 Zoll &khgr; 6 Zoll)-Probe (63 g/m ), und die Dicke beträgt etwa 0,200-0,250 Zoll (5,08-6,35 mm). Die Fasermatte wird zu einem horizontalen Zweiwalzenbeschichter transportiert, wo ein Vorklebeharz mit einem Gewicht von 15-19 grain pro (4 Zoll &khgr; 6 Zoll)-Probe (63-80 g/m2) naß aufgebracht wird. Das Vorklebeharz weist die folgende Zusammensetzung auf:
Komponente | Lieferant | Anteil |
Neste BB-077 Phenol harz |
Neste Resins Canada, Mis- sissauga, Ontario, Canada |
74,9% |
Reactint Violet X80-LT | Milliken Chemicals, Blacksburg, South Carolina |
0,2% |
Wasser | 24,885% | |
"1520" Silicon-Anti- schaummittel |
Dow Corning Corporation, Midland, Michigan |
0,015% |
Dieses Harz weist einen Feststoffanteil von 52,5% und eine Viskosität von 100-200 cP (100-200 MPa-s) auf.
Nach dem Durchgang durch den Zweiwalzenbeschichter wird die "nasse" Matte zu einem Ofen transportiert, der auf einer
Temperatur von 190-1950C gehalten wird, um das Aushärten des Phenolharzes einzuleiten. Nach Verlassen des Ofens wird die Bahn zu einer Spritzkabine transportiert, wo eine Harz/ Schleifmittel-Aufschlämmung auf die Oberseite der Bahn aufgespritzt wird. Innerhalb der Kabine wird die Aufschlämmung durch Düsen (die so montiert sind, daß sie sich senkrecht zur Bewegungsrichtung der Bahn hin- und herbewegen) mit einem Ge-
2 wicht von etwa 33 grain pro (4 Zoll &khgr; 6 Zoll)-Probe (138 g/m ) aufgebracht. Die Spritzaufschlämmung hat die folgende Zusammensetzung:
Zusammensetzung | Lieferant | Anteil |
Neste BB-077 Phenol harz |
Neste Resins Canada, Mis- sissauga, South Carolina |
25,6% |
Reactint Violet X80-LT | Milliken Chemicals, Blacksburg, South Carolina |
0,2% |
Wasser | 16,1% | |
Calciumcarbonat | 4,2% | |
Aluminiumoxid (Körnung 280 und feiner) |
53,9% |
Die Aufschlämmung weist einen Feststoffanteil von 76,3% und eine Viskosität von 400-600 cP (400-600 mPa-s) auf.
Nach dem Aufspritzen dieser Aufschlämmung wird die Bahn zu einem Ofen transportiert, der auf einer Temperatur von 190-195°C gehalten wird, um das Phenolharz weiter auszuhärten. Nach Verlassen des Ofens wird die Bahn umgedreht, und auf die Unterseite der Bahn wird eine Spritzschicht aufgebracht. Diese Spritzschicht-Zusammensetzung, das Auftragverfahren, die Auftragsmenge und die Wärmebehandlung sind die gleichen wie bei der ersten Spritzschicht. Nach Verlassen des letzten Ofens wird die ausgehärtete Bahn auf einen Wickeldorn aufgewickelt, um eine Großrolle aus Faservliesbahnschleifmaterial zu formen.
Diese Großrolle wird zu einem Fertigprodukt verarbeitet, indem die Bahn zunächst in Längsrichtung zu 8 Zoll (20, 32 cm) breiten Vorrollen geschnitten wird, die dann abgewikkelt, quergeschnitten und perforiert werden. Das bevorzugte Perforiermesser erzeugt eine Vierzahnperforation (vier Perfo-
rationen pro Zoll (2,54 cm)), wobei jeder Perforationsschnitt etwa 0,200 Zoll (5,08 mm) lang ist, wobei die Schnitte in Abständen von etwa 0,040 Zoll (1,016 mm) angebracht sind. Jede perforierte abgewickelte Vorrolle wird dann auf eine gewünschte Länge geschnitten, und jede Schnittlänge wird zur Endverpackung aufgerollt. Um jede Fertigproduktrolle herum wird eine Schrumpfverpackung oder ein Schrumpffolienschlauch angebracht und so verarbeitet, daß sie fest auf die Rolle aufschrumpft, wobei Löcher von etwa 4 Zoll (10,16 cm) Durchmesser an der Oberseite und der Unterseite der Rolle in der Nähe ihrer Mittelachse freibleiben.
Das Endprodukt ist somit eine schrumpfverpackte, kernlose Rolle aus lockerem, mit Schleifmittel oberflächenbehandeltem Faservliesmaterial. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Rollenbreite 8 Zoll (20,32 cm), und ihre Länge (abgewickelt) beträgt 20 Fuß (6,096 m). Der Rollendurchmesser (aufgewickelt) beträgt etwa neun Zoll (22,86 cm), und das mittlere Loch der Rolle hat einen Durchmesser von etwa drei Zoll (7,62 cm). Die Bahn ist alle vier Zoll (10,16 cm) quer perforiert, was insgesamt 60 Blätter von acht mal vier Zoll (20,32 cm &khgr; 10,16 cm) Faservliesmaterial pro Rolle ergibt. Die Schrumpfverpackung besteht aus 2-3 Mil (51-76 &mgr;&pgr;&igr;) dicker, gut durchsichtiger Schrumpfschlauchfolie, die mit den gewünschten kommerziellen Endprodukt- und Herstellerangaben vorbedruckt ist· Die Schrumpfverpackung weist gleichfalls an der Ober- und Unterseite der Faservliesschleifmaterialrolle ein Mittelloch auf (vorzugsweise auch von vier Zoll (10,16 cm) Durchmesser). Diese Rollengröße und -verpackung ergibt somit eine Rolle, die tragbar, geschützt und in sich abgeschlossen ist (oder die wahlweise in die meisten im Handel erhältlichen Mittelzugspender zur Wandmontage paßt (z. B. in vorhandene Spender für Produkte wie z. B. Papierhandtücher und -wischtücher), wobei allerdings das Mittelloch im Boden des Spenders unter Umständen vergrößert werden muß). Die Schrumpfverpackung ermöglicht, daß die Faservliesmaterialrolle ohne weiters als einzelnes, in sich geschlossenes Paket aus Faservliesschleifmaterial in einen solchen Spender eingelegt werden kann, ohne irgendwelches Verpackungsmaterial der Rolle entfernen zu müssen. Es genügen
auch andere Verpackungs- und Abgabeeinrichtungen zur Abgabe von Faservliesschleifmaterialblättern, wie z. B. ein Z-FaItspender, ein Blattstapel oder eine Kernrolle des Materials mit Abgabe von der Außenseite der Rolle.
Vorstehend ist zwar eine bevorzugte Ausführungsform für die Gestaltung einer bestimmten Rolle aus Faservliesschleifmaterial beschrieben worden, aber innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung sind auch andere Ausführungsformen möglich. Zum Beispiel kann man Rollen mit Bahnen von nur zwei Fuß (0,6096 m) oder bis zu 160 Fuß (48,768 m) Länge und mit einem bis sechzehn Zoll (2,54 bis 40,64 cm) Breite erhalten. Der Rollendurchmesser kann zwei bis vierundzwanzig Zoll (5,08 cm bis 60,96 cm) betragen, und der Durchmesser der Mittelöffnung kann null bis sechzehn Zoll (40,64 cm) betragen. Die Perforationen können in Längsrichtung in einem Bereich von einem Zoll (2,54 cm) (zur Ausbildung von kurzen Bändern) bis zu vierundzwanzig Zoll (60,96 cm) (zur Herstellung von langen, faltbaren Blättern aus Faservliesschleifmaterial) beabstandet sein.
Eine bevorzugte Perforationsanordnung für dieses konkrete Beispiel ist oben angegeben. Diese Perforationsanordnung wurde für die bevorzugte Ausführungsform aufgrund einer Analyse der Linearkraft ausgewählt, die zum Trennen benachbarter perforierter Blätter erforderlich ist, wobei unterschiedliche Perforationssysteme benutzt wurden. Proben des Faservliesschleifmaterials, die gemäß der obigen Beschreibung hergestellt wurden, wurden unter Verwendung verschiedener Perforationsmesser perforiert und dann einem Zugversuch unterworfen, um die Perforationen zu zerreißen. Dazu wurden sechs verschiedene Messerkonfigurationen untersucht:
30 1/8"(3,175mm) &khgr; 1/16"(1,59mm)-Perforation - 1/8" (3,175mm) geschnitten, 1/16"(1,59mm) ungeschnitten; 1/16"(1,59mm) &khgr; 1/16"(1,59mm)-Perforation 1/16"(1,59mm) geschnitten, 1/16"(1,59mm) ungeschnitten;
4-Zähne-Perforation - 4 Perforationen pro Zoll (2,54 cm) (etwa 0,200" (5,08mm) breit), wobei die Perforationen jeweils durch einen ungeschnittenen Teil (etwa 0,040" (1,016mm)) getrennt waren.
6-Zähne-Perforation - 6 Perforationen pro Zoll (2,54 cm) (etwa 0,125" (3,175mm) breit), wobei die Perforationen jeweils durch einen ungeschnittenen Teil (etwa 0,040" (1,016mm)) getrennt waren.
8-Zähne-Perforation - 8 Perforationen pro Zoll (2,54 cm) (etwa 0,080" (2,032mm) breit), wobei die Perforationen jeweils durch einen ungeschnittenen Teil (etwa 0,040" (1,016mm)) getrennt waren.
10-Zähne-Perforation - 10 Perforationen pro Zoll (2,54 cm) (etwa 0,060" (1,524mm) breit), wobei die Perforationen jeweils durch einen ungeschnittenen Teil (etwa 0,040" (1,016mm)) getrennt waren.
Einen Zoll (2,54 cm) breite Streifen der obigen Beispiele für Faservliesschleifmaterial ' (perforiert quer zur Fortbewegungsrichtung der Bahn während der Bahnverarbeitung) wurden in eine Zugprüfmaschine mit konstanter Dehnungsgeschwindigkeit eingespannt und unter Anwendung des ASTM-Prüfverfahrens 16-82 beurteilt, des Standardverfahrens für die Bruchlast- und Reißdehnungsprüfung von Textilfasern bei Verwendung von Stoffstreifen. Jeder Streifen wurde so ausgerichtet, daß sich seine Perforation im Mittelpunkt befand, und die zum Trennen des Streifens entlang seiner Perforation benötigte Kraft wurde in pound force (lbf; 1 lbf = 0,444 kgf) gemessen, und die registrierte charakteristische Kraft war die Höchstbelastung bzw. Höchstzugkraft. Wie in der untenstehenden Tabelle gezeigt, wurden für jedes Perforationsmesser eine Anzahl von Proben geprüft:
Perforationsmesser | Höchst belastung (Ib (kg)) |
Anzahl der Proben |
Standard abweichung |
1/8" &khgr; 1/16" (3,17 5mm &khgr; 1,59mm) |
5,1 (2,3) | 6 | 0,7 |
1/16" &khgr; 1/16" (1,59mm &khgr; 1,59mm) |
7,2 (3,3) | 7 | 1,1 |
4 Zähne | 1,8 (0,82) | 8 | 0,4 |
6 Zähne | 2,9 (1,3) | 8 | 0,2 |
8 Zähne | 3,8 (1,7) | 8 | 0,9 |
10 Zähne | 4,3 (1,9) | 8 | 0,6 |
Wie oben festgestellt, wurde in der bevorzugten Ausführungsform das 4-Zähne-Perforationsmesser ausgewählt, das eine ausreichende Festigkeit zum Ablösen der innersten Lage von der Rolle ergab, aber doch eine leichte Trennung benachbarter Blätter gestattete, sobald zwei oder mehr Blätter aus dem Mittelloch der Rolle herausgezogen waren.
Das obige Beispiel liefert ein Faservliesschleifmaterial, das in einem Zweiwalzenbeschichterverfahren hergestellt wird, wobei eine erste Beschichtung dazu dient, die Fasern der Bahn miteinander zu verkleben, und durch eine zweite Beschichtung Schleifmittel auf die Bahn aufgebracht wird. Andere Beschichtungsverfahren umfassen den Walzenauftrag und den Spritzauftrag von schleifmittelhaltigen Beschichtungen einschließlich einer Beschichtung direkt auf die blanken Fasern der Bahn ohne Vorklebschicht. Weitere Beispiele von Faservliesschleifmaterial wurden unter Verwendung der folgenden Walzenauftrag-Zusammensetzungen und Beschichtungsverfahren hergestellt:
15 -
Komponente | Walzen auftrag schicht Nr. 1 |
Walzen auftrag schicht Nr. 2 |
Walzen auftrag schicht Nr. 3 |
Schleif- mittel- Walzen- auftrag- schicht Nr. 1 |
Schleif- mittel- Spritz- schicht Nr. 1 |
Schleif- mittel- Spritz- schicht Nr. 2 |
Wasser | 42,9% | 24,96% | 26,2% | 22,62% | 17,46% | 29,1% |
Phenolharz | 56,7% | 74,64% | 74,8% | 22,62% | 23,57% | 29,4% |
Tensid FC-170C1 |
0,2% | 0,1% | — — | 0,11% | — | |
"Reactint" Violet X80LT2 |
0,2% | 0,3% | 0,22% | 0,2% | — — | |
Calcium- carbonat |
— | — | 3,88% | 4,24% | ||
"Carbopol" EZ-I3 |
— | — | —' — | 0,22% | ||
Aluminiumoxid (Körnung 280 und feiner) |
50,33% | 54,53% | ||||
"Q2"-Anti- schaummittel |
— | — | 0,015% | |||
Siliciumcar bid (Körnung 1000 und fei ner) |
41,5% |
nichtionisches fluoriertes Tensid, beziehbar von Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, MN
Farbstoff, beziehbar von Milliken Chemicals, Blacksburg, SC
beziehbar von B.B. Goodrich Company, Cleveland, OH
beziehbar von Dow Corning Co., Midland, MI
Farbstoff, beziehbar von Milliken Chemicals, Blacksburg, SC
beziehbar von B.B. Goodrich Company, Cleveland, OH
beziehbar von Dow Corning Co., Midland, MI
Das Phenolharz ist ein Kondensat mit einem Formaldehyd:Phenol-Verhältnis von 1,96 bis 1,0, mit etwa 2% Kaliumhydroxid. Es ist eine Lösung mit 70% Feststoffanteil, 25-28% Wasser und 3-5% Propylenglycolether. Unter Verwendung dieser Zusammensetzungen wurden eine Anzahl von Faservliesschleifmaterialproben mit den in der untenstehenden Tabelle 1 angegebenen Parametern hergestellt:
Pro be |
Bahn gewicht (grain/ 24ZoIl2) (g/m2) |
Fasertyp £ -stärke (Denier) (g/itun) |
Vorklebe verfahren |
Walzen auftrag schicht Nr. |
Walzenauf tragsmenge, (grain/24Zoll2 Trockengew.) (g/m2) |
Schleif- mittel- Walzen- auftrag- schicht Nr. |
Schleifmittel- Walzenauftrags- menge (grain/24Zoll2 Trockengew.) (g/m2) |
Schleif mittel- Sprit z- schicht Nr. |
Schleifmittel- Sprit zauftrags- menge (grain/Zoll2 1 Gesamttrocken gewicht (g/m2) |
A | 10(42) | 6d(0.66) Nylon | Phenolharz | 1 | 12 (50) | 1 | 56 (235) | — | — |
B | 10(42) | 6d(0.66) Nylon | Phenolharz | 1 | 12 (50) | — | 1 | 50 (210) | |
C | 10(42) | 85% 6d (0.66) Nylon 15% 4d (0,44) "Celbond" |
warmver- klebbare Faser |
1 | 36 (151) | ||||
D | 10(42) | 85% 6d (0.66) Nylon 15% 4d (0,44) "Celbond" |
warmver- klebbare Faser |
1 | 51 (214) | ||||
E | 15(63) | I5d(l,65) Nylon | Phenolharz | 2 | 11 (46) | 1 | 53 (223) | « | — |
F | 15(63) | 15d(l,65) Nylon | Phenolharz | 2 | 9 (38) | — | — | 1 | 50 (210) |
G | 15(63) | 15d(l,65) Nylon | ohne | — | — | -- | — | 1 | 76 (320) |
H | 15(63) | 85% 6d (0.66) Nylon 15% 4d (0,44) "Celbond" |
warmver- klebbare Faser |
1 | 44 (185) | ||||
I | 15(63) | 15d(l,65) Nylon | ohne | -- | — | — | — | 1 | 64 (269) |
J | 15(63) | 15d(l,65) Nylon | ohne | — | — | 1 | 49 (206) | — | — |
K | 15(63) | 15d(l,65) Nylon | ohne | — | — | 1 | 28 (118) | — | — |
L | 15(63) | 15d(l,65) Nylon | Phenolharz | 3 | 8 (34) | — | — | 2 | 25 (105) |
• •••1
Die Hinweise in Tabelle 1 auf Fasertyp und -größe lassen sich ausführlicher wie folgt angeben:
6d Nylon ist eine du Pont-Faser P-113 von 6 Denier, beziehbar von E. I. du Pont de Nemours & Company, Seaford Plant, Seaford, Delaware
15d Nylon ist eine du Pont-Faser T-852 von 15 Denier, beziehbar von E. I. du Pont de Nemours & Company, Seaford Plant, Seaford, Delaware;
4d "Celbond" ist eine warmverklebbare 4-Denier-Faser, beziehbar von Hoechst-Celanese, Charlotte, North Carolina; und
15d "Celbond" ist eine warmverklebbare 15-Denier-Faser, beziehbar von Hoechst-Celanese, Charlotte, North Carolina.
In Tabelle 1 bezieht sich der Begriff "Vorklebeverfahren" auf drei Optionen: Phenolharz, warmverklebbare Faser, oder ohne Vorkleben. Das "Phenolharz"-Vorklebeverfahren umfaßt einen Harz-Walzenauftragschritt zum Verkleben der lockeren Bahnfasern mit einer Aushärtung im Ofen bei 190-1950C. Das Vorklebeverfahren mit "warmverklebbaren Fasern" umfaßt keine Harzbeschichtung, sondern stattdessen einfach ein Erhitzen der Bahn im Ofen, um die lockeren Fasern miteinander zu verkleben, wieder bei 190-1950C. Das Verfahren "ohne" Vorkleben umfaßt keinen besonderen Schritt, um die lockeren Bahnfasern miteinander zu verkleben, sondern dies erfolgt während des Aufbringens der Schleifmittelschicht mittels Walzenauftrag oder Spritzauftrag.
Zusätzlich zu den Angaben, welche Probe (z. B. die Proben A-L) aus welchem Material hergestellt und auf welche Weise vorgeklebt wurde, spezifiziert Tabelle 1 auch die Beschichtungsart und die entsprechenden, durch jede Schicht auf jede Probe aufgetragenen Trockengewichte.
Es wurden zwei Prüfsysteme entwickelt, um die Steifigkeit und die Art des Ineinandergreifens der Faservlies-Schleifmaterialproben A bis L zu messen und diese Proben mit bekannten Faservliesschleifmaterialien zu vergleichen. Die Steifigkeit der Proben und der bekannten Materialien wurde durch einen Dreipunkt-Biegeversuch auf der Basis der Verfahren bestimmt, die im ASTM-Testverfahren D 790, "Standard Test Method for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced
Plastics and Electrical Insulating Materials" (Standardtestverfahren für Biegeeigenschaften von unverstärkten und verstärkten Kunststoffen und elektrischen Isoliermaterialien) beschrieben werden. Fünf Probekörper von 1 Zoll &khgr; 6 Zoll (2,54 cm &khgr; 15,24 cm) wurden aus jeder Musterbahn zugeschnitten. Die mittlere Dicke für jedes Beispiel wurde durch Messen eines Stapels von fünf Probekörpern bestimmt. Die Probekörper wurden in einer Dreipunkt-Spannvorrichtung mit Kontaktspitzen mit Spannstiften von 1/8 Zoll (0,32 cm) Durchmesser und einer Spannweite von 1 Zoll (2,54 cm) befestigt, und die Spannvorrichtung wurde in einer Zugprüfmaschine mit konstanter Dehnungsgeschwindigkeit montiert. Der Test wurde begonnen, und der Kreuzkopf bewegte sich mit 1 Zoll (2,54 cm) pro Minute bis zu einem Anfangsgrenzwert von 2% Dehnung. Dann wurde die Kraft austariert, und der Test wurde bis zu einem Endgrenzwert von 5% Dehnung fortgesetzt. Die Biegekraft in Gramm bei 5% Dehnung wurde aufgezeichnet.
Das Selbsteingriffsphänomen bzw. Ineinandergreifen wurde gemessen, indem je zwei Streifen von 1x5 Zoll (2,54 cm &khgr; 12,70 cm) der Faservliesschleifmaterialproben und der Proben aus herkömmlichem Material an den Enden mit einer Überlappung von 2 Zoll (5,08 cm) übereinandergelegt wurden. Die überlappten Streifen wurden dann auf einen Vibrationsvorschubmotor aufgelegt und mit einem Einpfundgewicht (0.453 kg) auf der Überlappung beschwert. Der Vibrationsmotor war ein Syntron Magnetic Feeder, Modell F-TOC, gesteuert von einem Syntron Electric Controller, Modell CSCR-IB, beide beziehbar von der FMC Corporation, Material Handling Equipment Division, Homer City, Pennsylvania. Den Motor ließ man 15 Sekunden mit der Reglereinstellung 6 laufen. Dann wurde das Gewicht entfernt, und um den überlappten Bereich wurde ein Papierträger gewickelt, um eine Bewegung während des Transports und der Befestigung in einer Zugversuch-Spannvorrichtung zu verhindern. Die Enden des Streifens wurden in eine Zugprüfmaschine mit konstanter Dehnungsgeschwindigkeit eingespannt und unter Anwendung des ASTM-Prüfverfahrens 16-82 beurteilt, des Standardverfahrens für die Bruchlast- und Reißdehnungsprüfung von Textilfasern bei Verwendung von Stoffstreifen. Die erforderliche Kraft zum Ausein-
anderziehen der beiden Streifen wurde in Gramm gemessen, und die aufgezeichnete charakteristische Kraft war die Höchstbelastung bzw. Höchstzugkraft.
In der untenstehenden Tabelle 2 sind die mittleren Meßwerte für die Proben angegeben, sowohl für die Proben A bis L als auch für fünf bekannte Faservliesschleifmaterialien. Um die Dicke und das Gewicht in die Analyse einzubeziehen, wurde die erforderliche Biegekraft durch die Dichte des zu prüfenden Faservliesschleifmaterials dividiert. Dadurch werden die Eigenschaften der Dicke, des Gewichts und der Steifigkeit zu einer Variablen zusammengefaßt.
Die in diesem Test berücksichtigten fünf bekannten Faservliesschleifraaterialien schließen drei Produkte von Minnesota Mining and Manufacturing ein, die unter der Bezeichnung "SCOTCH-BRITE" vertrieben werden. Diese drei Produkte sind außerdem durch die Erzeugnisnummern 96, 7447 und 7448 gekennzeichnet. In Tabelle 2 sind diese Produkte durch 3M-96, 3M-7447 bzw. 3M-7448 gekennzeichnet. Ein weiteres bekanntes Faservliesschleifmaterial wird von Mirka, Finnland, hergestellt und trägt die Handelsbezeichnung Mirka "MIRLON" 18-111-447, Oberflächenschleifblatt, sehr feinkörnig. In Tabelle 2 ist dieses Produkt als Mirka-447 gekennzeichnet. Das andere berücksichtigte bekannte Faservliesschleifmaterial wird von Norton, Worcester, Massachusetts, hergestellt. Dieses Produkt trägt die Handelsbezeichnung Norton "BEAR-TEX" No. 747, Mehrzweck-Handschleifblatt, sehr feinkörnig. In Tabelle 2 ist dieses Produkt als Norton-747 gekennzeichnet.
Die Messung des Selbsteingriffscharakters bzw. Ineinandergreifens des Faservliesschleifmaterials erforderte eine subjektivere Analyse. In Tabelle 2 sind in der Spalte mit der Überschrift "Selbsteingriff" die Ergebnisse einer subjektiven Prüfung dargestellt, die ausgeführt wurde, indem ein Blatt der Faservliesschleifmaterialbahn zu einer Kugel zusammengerollt und beobachtet wurde, ob die Bahn ihre ursprüngliche Form wieder annimmt oder zusammengerollt bleibt. Proben mit der Angabe "ja" blieben zusairmengerollt und wurden folglich als ineinandergreifend betrachtet.
Oberflächeneingriff und Biegekraft | Probe/Kenn zeichnung |
Dicke (Zoll) (mm) |
Dichte (g/Zoll3) (g/cm3) |
Oberflächen eingriff stärke (g) |
Biegekraft (g) |
Selbst eingriff |
Biegekraft/ Dichte |
3M-9 6 | 0,366(9,30) | 0,916(0,056) | 23,0 | 28,10 | nein | 30,664 | |
3M-7448 | 0,350(8,8 9) | 0,762(0,047) | 25,1 | 23,50 | nein | 30,851 | |
Mirka-447 | 0,390(9,91) | 1,165(0,071) | 59,5 | 58,4 | nein | 50,145 | |
3M-7447 | 0,420(10,67) | 0,911(0,055) | 41,8 | 39,00 | nein | 42,812 | |
Norton-747 | 0,400(10,16) | 1,070(0,065) | 38,7 | 32,40 | nein | 30,280 | |
A | 0,135(3,43) | 1,686(0,103) | 13,0 | 10,50 | nein | 6,228 | |
B | 0,130(3,30) | 1,615(0,098) | 13,6 | 4,85 | nein | 3,002 | |
C | 0,200(5,08) | 0,693(0,042) | 15,4 | 0,80 | nein | 1,154 | |
D | 0,128(3,25) | 1,311(0,080) | 21,6 | 1,10 | nein | 0,839 | |
E | 0,310(7,87) | 0,680(0,041) | 40,1 | 6,20 | ja | 9,118 | |
F | 0,320(8,13) | 0,613(0,037) | 54,7 | 5,35 | ja | 8,726 | |
G | 0,260(6,60) | 0,942(0,057) | 61,6 | 5,00 | ja | 5,306 | |
H | 0,280(7,11) | 0,540(0.033) | 50,7 | 2,40 | ja | 4,444 | |
I | 0,315(8,00) | 0,527(0,032) | 64,1 | 2,20 | ja | 4,175 | |
J | 0,260(6,60) | 0,592(0,036) | 35,7 | 1,80 | ja | 3,039 | |
K | 0,216(5,49) | 0,464(0,028) | 46,8 | 0,56 | ja | 1,207 | |
L | 0,300(7,62) | 0,593(0,036) | 35,5 | 13,7 | ja | 23,103 |
Ein Kratzversuch bietet ein Mittel zum Vergleich der Oberflächengüte, die einem Werkstück durch die Wirkung eine Schleifkörpers verliehen wird. Das Testwerkstück ist eine Acrylplatte von 15 Zoll &khgr; 15 Zoll &khgr; 0,25 Zoll Dicke (38,1 cm &khgr; 38,1 cm &khgr; 0,64 cm). Aus den zu prüfenden Schleifmitteln werden eine Anzahl von 2 Zoll &khgr; 4,25 Zoll (5,1 cm &khgr; 10,8 cm)-Probekörpern ausgeschnitten und in Kontakt mit der Acrylplatte gebracht. Die Acrylplatte wird beschriftet, um jeden Probekörper zu kennzeichnen. Dann wird ein gewichtsbelasteter Schleifblock von 2 Zoll &khgr; 4,25 Zoll (5,1 cm &khgr; 10,8 cm) mit einem Gewicht von 8,32 lbs (3,74 kg) über die Probekörper gelegt, so daß die Probekörper an das Werkstück angedrückt werden. Der Schleifblock wird dann geradlinig quer über die 15 Zoll (38,1 cm)-Abmessung der Acrylplatte hin- und herbewegt. Nach 50 vollen Schleifzyklen dieser Art werden der Schleifblock und die Probekörper von der Acrylplatte entfernt, die Platte wird mit Fensterreinigungslösung und einem Papierhandtuch gereinigt, und die Oberflächenbeschaffenheit wird senkrecht zur Schleifrichtung an vier gleich beabstandeten Stellen entlang der Schleiflänge der Schleifspur gemessen. Die Oberflächenbeschaffenheit wird mit einem Profiltastschnittgerät "Perthen S6P" Nr. 680 0602, beziehbar von Feinprüf GmbH, Göttingen, Deutschland, gemessen. Dieses Gerät kann viele Oberflächenprofilparameter messen und berechnen, aber für die Zwecke dieser Prüfung werden die Parameter "mittlere Rauhigkeit" (Ra) und "Auflageverhältnis" aufgezeichnet. Die mittlere Rauhigkeit ist der arithmetische Mittelwert der Rauhtiefe aller aufeinanderfolgenden Kratzer, die in der Oberfläche entlang dem Prüfweg entstanden sind, und wird in Mikrozoll (= 25,4 nm) gemessen. Werte von Ra variieren im allgemeinen mit der Körnung der Schleifmittelteilchen, die in dem Schleifkörper vorhanden sind. Das Auflageverhältnis ist ein Maß, mit dem man gedachte "Schnitte" oder Ebenen parallel zu der geschliffenen Oberfläehe untersuchen kann, während diese sich tiefer in die geschliffene Oberfläche hinein bewegen, und wird als Bruchteil (oder Prozentsatz) der geschliffenen Oberfläche ausgedrückt, der eine "Auflagefläche" wäre, wenn der gedachte Schnitt in
diesem Abstand von der Oberfläche eines Prüfweges aufliegen würde. Derartige Messungen bieten ein Mittel zur Bestimmung der Gleichmäßigkeit der durch den Probekörper erteilten Schleifwirkung sowie der Form der entstehenden Kratzer. In der Praxis wird ein Bezugspunkt gewählt, und das Auflageverhältnis wird berechnet, während sich die Ebene schrittweise tiefer in das abgeschliffene Substrat hinein bewegt, bis sie die geschliffene Oberfläche durchquert hat, wodurch ein Wert des Auflageverhältnisses von 1 (oder 100%) erzeugt wird. Zu Vergleichszwecken werden Werte des Auflageverhältnisses an einem "Testschnitt" in konstantem Abstand von Bezugspunkt angegeben. Für Schleifkörper, die bei der Bearbeitung von Autolackierungen für nachfolgende Schichten einsetzbar sind, wird ein Auflageverhältnis der geschliffenen Oberfläche von etwa 15-60% bevorzugt, wobei ein Wert von etwa 15-50% stärker bevorzugt und ein Wert von etwa 15-40% noch stärker bevorzugt wird.
Zusätzlich zu den Biegekraft- und Eingriffskraft-Prüfungen, über die in bezug auf die obigen Beispiele A-L berichtet wurde, wurde die mit dem Schleifblatt von Beispiel L erreichte Oberflächengüte mit derjenigen von im Handel erhältlichen Schleifkörpern verglichen, in dem die Kratzprüfung unter Verwendung einer Bezugsebene für das Auflageverhältnis von 5% = Opm ausgeführt wurde; d. h. eine Tiefe von 5% der mittleren Kratzertiefe wird als Bezugsebene von 0,0 pm Tiefe neu definiert. Das Auflageverhältnis wird in der Ebene in einer Tiefe von 0,3 pm bezüglich der 0,0 um-Bezugsebene angegeben. Die in Tabelle 3 angegebenen Werte sind der Mittelwert von den Ober- und Unterseiten der Probekörper. Ra wird im Mikrozoll (pm) , das Auflageverhältnis in % angegeben. Die Daten in Tabelle 3 zeigen, daß das Blatt von Beispiel L eine Oberflächengüte erzeugt, die fein (Ra < 10 Mikrozoll (0,254 pm)) und sehr gleichmäßig und ohne ausgezackte Kratzer ist (Auflageverhältnis < 50%).
Gewicht (grain/24Zoll2 (g/m2)) |
Tabelle | 3 | Ra- Standard- abweichg. |
Auflage verhältnis bei 0,3 &mgr;&pgr;&igr; |
|
Beispiel | 117(491) | Dicke (Mil (mm) ) |
Ra (Mikrozoll (um)) |
0,32 | 40,8 |
Typ S5 | 113(475) | 345(8,76) | 8,49(0.22) | 0,32 | 91,8 |
Typ S5 | 94(395) | 412 (10,5) | 3,28(0,08) | 0,81 | 73,9 |
Typ S, (FR)6 | 125(525) | 371(9,42) | 5,28(0.13) | 0,55 | 66,5 |
Standard | 140(588) | 400(10,2) | 6,10(0,15) | 0,66 | 88,6 |
Norton | 88(370) | 492(12,5) | 3,42(0,09) | 0,40 | 33,6 |
Mirka UK9 | - 83(349) | 360(9,14) | 9,77(0,25) | 0,82 | 24 |
Sia10 . | 97(407) | 401(10,2) | 11,93(0,30) | 0,64 | 32,6 |
... . 11 Mirka |
— | 400(10,2) | 9,60(0,29) | — | — |
Stahlwolle #2 |
— | — | 14,9(0,38) | — | — |
Stahlwolle #0 |
— | — | 12,3(0,31) | — | — |
Stahlwolle #00 |
— | — | 7,1(0,18) | — | 53,5 |
Stahlwolle #0000 |
49(206) | — | 7,1(0,18) | 0,44 | 35,6 |
Beispiel L | 65(273) | 295(7,49) | 9,25(0,23) | 0,66 | 40,8 |
Beispiel L | 52(218) | 312(7,92) | 9,16(0,23) | 0,62 | 34,8 |
Beispiel L | 54(227) | 266(6,76) | 9,70(0,25) | 0,66 | 35,5 |
Beispiel L | 248(6,30) | 8,88(0,22) | |||
"Type S Ultra fine", Minnesota Mining and Manufacturing
Company, St. Paul, MN "3M 7448", 3M Frankreich, Paris, Frankreich
"Brite Rite EZ Ultra Fine", Standard Abrasives, Chatsworth,
CA
"Norton Bear Tex 748", Norton Abrasive Company, Worcester,
MA
"Mirka Ultrafine Hand Pad 18-111-448", Mirka Abrasives,
London, England
"Sia Strips Ultra Fine No. 9173", Sia American, Lenoir, NC
"Mirka Merlon Surface Finishing Pad UF", No. 18-111-448,
Mirka Abrasives, Twinsburg, OH
Wie oben erwähnt, fügt das Ineinandergreifen oder die "Knautschbarkeit" des Faservliesschleifmaterials dem Endprodukt ein außergewöhnliches Merkmal hinzu. Eine Rolle dieses Materials wird gewickelt, und das Ende der äußersten Lage wird einfach an die vorhergehende Lage angedrückt, um eine selbsthaftende Lage des Faservliesschleifmaterials um die Rolle herum zu erhalten. Es sind kein Klebeband, Klebstoff bzw. keine mechanischen Befestigungsmittel erforderlich, um die aufeinanderfolgenden Lagen des Faservliesschleifmaterials aneinander zu befestigen. Damit ist das Produkt im wesentlichen selbstverpackend. Das Hinzufügen der Schrumpfverpackungshülle dient einfach dazu, die Haltbarkeit zu erhöhen, das Produkt sauber zu halten und einen Platz für die Produktkennzeichnung bereitzustellen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Faservliesschleifmaterial perforiert, um quer zum Material einen Sollbruchbereich zum Abtrennen benachbarter Materialblätter von der Rolle zu erzeugen. Jedes beliebige mechanische Perforationsverfahren ist anwendbar, einschließlich der Wasser-Strahlperforation und der Perforation mit mechanischen Messern. Eine hochgradige Streckung an bestimmten Punkten in der Bahn, eine spezielle Ausrichtung der Fasern oder verschiedene Verfahren zur Ausbildung der Bahn können gleichfalls Sollbruchbereiche quer zur Bahn erzeugen, die benutzt werden könnten, um das Abtrennen oder Abreißen von angrenzenden Blättern zu verbessern. Bei der Ausbildung der Bahn könnte ein Luftmesser verwendet werden, um die Unversehrtheit der Bahn in einer Linie quer zur Bahn zu Abreißzwecken zu verändern.
In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das angestrebte Ziel während des Austeil- bzw. Abgabevorgangs, daß alle Blätter aneinander befestigt bleiben, bis die innerste Lage (die ein freies Ende und mindestens zwei Blätter mit darin enthaltenen Perforationen aufweist) vollständig aus dem Mittelloch der Rolle herausgezogen ist. Sobald die innerste Lage aus dem Mittelloch der Rolle (und der stirnseitigen Öffnung der wahlfreien Schutzhülle) herausgezogen ist, kann dann eine zunehmend größere Kraft angewandt werden, um das Endblatt von seinem angrenzenden Blatt entlang der da-
zwischen angebrachten Perforation abzutrennen. Wichtig ist, daß die zum Trennen benachbarter Blätter erforderliche Kraft für das betreffende Faservliesschleifmaterial angemessen ist. Die Anforderungen an die Perforationsstärke (d. h. an die zum Trennen benachbarter Blätter erforderliche Kraft, wie sie z. B. entlang dem Pfeil 4 8 in Fig. 3 ausgeübt wird) variieren in Abhängigkeit von den verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Artikels. Im allgemeinen muß die Perforationsstärke größer als die Eingriffstärke sein, aber kleiner als die Zug- oder Scherfestigkeit des Schleifmaterials selbst. Zum Beispiel erfordern Schleifblätter mit hoher Eingriffsleistung eine größere Perforationsstärke, um ein vorzeitiges Abtrennen der Blätter bei. der Abgabe aus dem Mittelloch der Rolle zu vermeiden. Ebenso erfordert eine breitere Rolle eine größere Perforationsstärke, da mehr ineinandergreifende Stellen überwunden werden müssen. Ferner beeinflußt der Innendurchmesser (ID) des Mittellochs der Rolle die Anforderungen an die Perforationsstärke, da mit zunehmendem Innendurchmesser die Blätter leichter abgegeben werden und folglich die Perforationsstärke verringert werden kann. Offensichtlich verringern sich die Anforderungen an die Perforationsstärke während des Verbrauchs der Schleifmittelrolle in dem Maße, wie mehr Blätter von der Rolle abgegeben werden, da der Innendurchmesser des Mittellochs größer wird. Wenn die stirnseitige Öffnung der Schutzhülle einen kleinen Durchmesser (d. h. weniger als etwa 3 Zoll (7,62 cm)) aufweist, dann sind die Anforderungen an die Perforationsstärke entsprechend höher, als wenn die Öffnung relativ groß ist (d. h. etwa 5 Zoll (12,7 cm) oder mehr).
In den oben ausführlich dargestellten Beispielen A-K sind die spezifizierten Schleifmittel relativ aggressive Schleifmittel. Eine geeignete Schleifmittelcharakteristik für das Faservliesaterial würde in Abhängigkeit vom Werkstück und von der gewünschten Oberflächenbehandlung von einem Durchschnittsfachmann ausgewählt. Folglich ist aggressiv ein relativer Begriff, der von diesen Faktoren abhängt. Es versteht sich, daß jedes Schleifmittel, einschließlich eines weichen Schleifmittels, eines harten Schleifmittels oder eines Gemischs daraus, in Verbindung mit einem Faservliesmaterial aus-
reicht, um eine Faservliesschleifmaterialbahn mit den erfindungsgemäßen Eigenschaften zu erzeugen. Weiche Schleifmittel mit einer Mohs-Härte im Bereich von etwa 1 bis 7 versehen das Faservliesbahnmaterial mit einer sanft schleifenden Oberfläehe. Beispiele von weichen Schleifmitteln sind u. a. anorganische Materialien, wie z. B. Granat, Feuerstein, Siliciumdioxid, Bimsstein und Calciumcarbonat; und organisches Polymermaterial wie z. B. Polyester, Poly(vinylchlorid), Poly (methylmethacrylsäure) , Poly(methylmethacrylat), Polycarbonat, Polystyrol, sowie Teilchen aus wärmehärtbaren Polymeren, wie z. B. Melamin-Formaldehyd-Kondensaten. Harte Schleifmittel mit einer Mohs-Härte von mehr als etwa 8 versehen das Faservliesbahnmaterial mit einer aggressiven Schleifmitteloberfläche. Beispiele von harten Schleifmitteln sind u. a. Materialien wie z. B. Siliciumcarbid, Aluminiumoxid, Topas, Schmelzkorund-Schmelzzirkonerde, Bornitrid, Wolframcarbid und Siliciumnitrid. Die Schleifmittelteilchen können jede gewünschte Größe haben, aber typische Größen reichen etwa von der Körnung 80 (mittlerer Durchmesser etwa 200 um) bis etwa zur Körnung 1000
20 (mittlerer Durchmesser etwa 3 &mgr;&pgr;&igr;) oder feiner.
Innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegt auch die Verwendung noch feinerer Schleifmittelteilchen, wie ausführlich anhand von Beispiel L dargestellt. Schleifmittelteilchen der Körnung 1000 oder feiner sind zum Erzielen einer feinen Oberflächengüte verwendbar, gemessen sowohl durch Ra als auch durch das Auflageverhältnis. Ein solcher Schleifkörper kann z. B. mit einem Gemisch aus Schleifmittelteilchen und Bindemittel konstruiert werden, in dem die Schleifmittelteilchen etwa 40-80%, vorzugsweise etwa 66% des Trockengewichts des Gemischs aus Bindemittel und Teilchen ausmachen, mit einem Auftragstrockengewicht des Schleifmittelteilchen-Bindemittel-
2 2
Gemischs von etwa 15-50 grain/24 Zoll (63-210 g/m ), und vor-
2 2
zugsweise von etwa 25 grain/24 Zoll (105 g/m ) . Aus den in Tabelle 3 dargestellten Daten erkennt man, daß ein derartiges Faservliesschleifmaterial eine Oberflächengüte ergeben kann, die mit der von Stahlwolle #00 und #0000 vergleichbar ist. Eine solche Schleifmittelteilchengröße kann vorteilhaft bei dem oben beschriebenen "knautschbaren" Faservliesmaterial einge-
setzt werden und kann außerdem vorteilhaft bei anderem, "nicht knautschbarem" Faservliesmaterial verwendet werden. Die Teilchengrößenverteilung wurde mit einem Coulter Multisizer II, beziehbar von Coulter Electronics Ltd., Bedford, England, gemessen. Teilchengrößenverteilungen (Größenangaben in pm) von 2 Schleifmittelchargen, die sich zu Verwendung bei der Ausführungsform mit der Körnung 1000 und feiner eignen, sind in Tabelle 4 in Volumenprozent angegeben. Es versteht sich, daß dies nur als Beispiel angeführt wird, und daß die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit der Körnung 1000 und feiner nicht auf die spezielle Schleifmittel-Teilchengrößenverteilung von Beispiel L beschränkt ist.
Charge | 3% | 5% | 50% | 90% | 95% |
1 | >11,45 | >10,32 | >4,72 | >2,26 | >1,88 |
2 | >14,72 | >13, 8 | >6,8 | >2, 6 | >2, 0 |
Das Faservliesmaterial selbst (eine dreidimensionale lockere Faservliesbahn aus gekräuselten oder welligen Synthesefasern, die an gegenseitigen Kontaktstellen mit einem Bindermaterial verklebt sind), ohne eine spezielle Beschichtung aus "Schleifmittel"-Teilchen, kann die gewünschten Schleifeigenschaften aufweisen. Dies ist wiederum von der Natur des Werkstücks und der beabsichtigten Oberflächenbehandlung für dieses Werkstück abhängig.
Claims (25)
1. In Längsrichtung verlaufende Bahn (30) aus lockerem Faservliesschleifmaterial zur Oberflächenbehandlung, wobei die Bahn aufweist: mehrere in Längsrichtung beabstandete und in Querrichtung angeordnete geschwächte Bereiche (34) über die Bahn, um zu ermöglichen, daß ein Anwender mühelos und nacheinander die Bahn in mehrere Schleifmaterialblätter (36) zur Oberflächenbehandlung trennen kann.
2. Bahn aus lockerem Faservliesschleifmaterial zur Oberflächenbehandlung, die um eine Mittelachse spiralförmig zu einer Rolle aufgewickelt ist, die aufweist:
aufeinanderfolgende Faservliesmateriallagen mit ineinandergreifenden Oberflächen, die ausreichen, um das Material in spiralförmig aufgewickelter Konfiguration zu halten, aber doch leicht lösbar sind; und
mehrere in Längsrichtung beabstandete und in Querrichtung angeordnete geschwächte Bereiche über das Faservliesmaterial, wodurch entlang der Bahn mehrere leicht abtrennbare, Schleifmaterialabschnitte zur Oberflächenbehandlung gebildet werden.
aufeinanderfolgende Faservliesmateriallagen mit ineinandergreifenden Oberflächen, die ausreichen, um das Material in spiralförmig aufgewickelter Konfiguration zu halten, aber doch leicht lösbar sind; und
mehrere in Längsrichtung beabstandete und in Querrichtung angeordnete geschwächte Bereiche über das Faservliesmaterial, wodurch entlang der Bahn mehrere leicht abtrennbare, Schleifmaterialabschnitte zur Oberflächenbehandlung gebildet werden.
3. Bahn nach Anspruch 1 oder 2, wobei jeder geschwächte Bereich durch in der Bahn (30) ausgebildete Perforationen (34) definiert ist.
4. Bahn nach Anspruch 1 oder 3, wobei die Bahn (30) spiralförmig um sich selbst zu einer Rolle (32) aus Schleifmaterial zur Oberflächenbehandlung aufgewickelt ist.
5. Bahn nach Anspruch 2, 3 oder 4, wobei die Rolle (32) kernlos ist.
6. Bahn nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei jedes Blatt (36) nacheinander von der Rolle (32) abgetrennt wird, indem das Blatt von einer innersten Lage der Rolle entlang einem der geschwächten Bereiche (34) abgetrennt wird.
7. Bahn nach einem der Ansprüche 2 bis 6, die ferner aufweist:
eine die Rolle (32) umgebende durchsichtige Schutzhülle (50);
wobei die Schutzhülle Angaben (52) zur Kennzeichnung der Rolle trägt; und
wobei die Hülle durch ein schrumpffähiges Material gebildet ist.
eine die Rolle (32) umgebende durchsichtige Schutzhülle (50);
wobei die Schutzhülle Angaben (52) zur Kennzeichnung der Rolle trägt; und
wobei die Hülle durch ein schrumpffähiges Material gebildet ist.
8. Bahn nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bahn (30) aus lockerem Faservliesmaterial durch ein Bindemittel daran gebundene Schleifmittelteilchen aufweist, und wobei die Schleifmittelteilchen die Körnung 1000 oder feiner aufweisen.
9. Rolle (32) aus lockerem Faservliesschleifmaterial (30) zur Oberflächenbehandlung; wobei die Rolle aufeinanderfolgende Faservliesmateriallagen mit ineinandergreifenden Oberflächen aufweist, die ausreichen, um das Faservliesmaterial in spiralförmig aufgewickelter Konfiguration zu halten, aber doch leicht lösbar sind.
10. Rolle nach Anspruch 9, wobei die Rolle (32) kernlos ist.
11. Rolle nach Anspruch 10, wobei das Material von einer innersten Lage der Rolle (32) abgewickelt wird.
12. Rolle nach Anspruch 9, 10 oder 11, wobei die Rolle (32) aus Faservliesmaterial mehrere in Längsrichtung beabstandete und quer angeordnete geschwächte Bereiche (34) aufweist, um zu ermöglichen, daß ein Anwender mühelos und nacheinander das Faservliesmaterial entlang den Sollbruchbereichen in mehrere separate Blätter (36) trennen kann.
13. Rolle nach Anspruch 12, wobei jeder geschwächte Bereich durch in der Bahn ausgebildete Perforationen (34) definiert ist.
14. Rolle nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Bahn (30) aus lockerem Faservliesmaterial durch ein Bindemittel daran gebundene Schleifmittelteilchen aufweist, wobei die Schleifmittelteilchen die Körnung 1000 oder feiner aufweisen.
15. Schleifmaterial (30) zur Oberflächenbehandlung, das aufweist: eine Bahn (30) aus lockerem Faservliesmaterial mit Schleifmittelteilchen, die durch ein Bindemittel daran gebunden sind, wobei die Schleifmittelteilchen die Körnung 1000 und feiner aufweisen, wobei die Schleifmittelteilchen etwa 40 bis 80% Trockengewicht des Gesamtauftragsgewichts von Bindemittel und Schleifmittelteilchen ausmachen, und wobei das Auftragstrockengewicht der Schleifmittelteilchen und des Bindemittels 63-210 g/m2 beträgt.
16. Schleifmaterial nach Anspruch 15, wobei die Schleifmittelteilchen etwa 66% Trockengewicht des Gesamtauftragsgewichts von Bindemittel und Schleifmittelteilchen ausmachen, und wobei das Auftragstrockengewicht der Schleifmittelteilchen und des Bindemittels etwa 105 g/m2 beträgt.
17. In Längsrichtung verlaufende Bahn (30) aus lockerem Faservliesschleifmaterial zur Oberflächenbehandlung mit dem Schleifmaterial zur Oberflächenbehandlung nach Anspruch 15 oder 16, die ferner aufweist: mehrere in Längsrichtung beabstandete und in Querrichtung angeordnete geschwächte Bereiche (34) über die Bahn, um zu ermöglichen, daß ein Anwender die Bahn mühelos und nacheinander in mehrere Schleifmaterialblätter (36) zur Oberflächenbehandlung trennen kann.
18. Bahn nach Anspruch 17, wobei jeder geschwächte Bereich durch in der Bahn ausgebildete Perforationen (34) definiert ist.
19. Bahn nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Bahn spiralförmig um sich selbst zu einer Rolle (32) aus Schleifmaterial zur Oberflächenbehandlung aufgewickelt ist.
20. Rolle (32) aus lockerem Faservliesschleifmaterial zur Oberflächenbehandlung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, die aufweist: eine Selbstbindefähigkeit der Rolle, wobei aufeinanderfolgende Faservliesmateriallagen einander gegenüberliegende Oberflächen aufweisen, die ausreichend ineinandergreifen, um das Faservliesmaterial in spiralförmig aufgewickelter Konfiguration zu halten, aber doch voneinander lösbar sind, um das Abwickeln des Materials von der Rolle zuzulassen.
21. Rolle nach Anspruch 20, wobei die Faservliesmaterialrolle (32) mehrere in Längsrichtung beabstandete und in Querrichtung angeordnete geschwächte Bereiche (34) aufweist, um zu ermöglichen, daß ein Anwender das Faservliesmaterial entlang diesen geschwächten Bereichen mühelos und nacheinander in mehrere separate Blätter (36) trennen kann.
22. Rolle aus lockerem Faservliesschleifmaterial zur Oberflächenbehandlung nach Anspruch 15, die um eine Mittelachse spiralförmig zu einer Rolle aufgewickelt ist, und die aufweist:
aufeinanderfolgende Faservliesmateriallagen mit ineinandergreifenden Oberflächen, die ausreichen, um das Material in spiralförmig aufgewickelter Konfiguration zu halten, aber doch leicht lösbar sind; und
mehrere in Längsrichtung beabstandete und in Querrichtung angeordnete geschwächte Bereiche (34) über das Faser vliesmaterial, wodurch entlang der Bahn mehrere leicht trennbare Schleifmaterialabschnitte (36) zur Oberflächenbehandlung gebildet werden.
aufeinanderfolgende Faservliesmateriallagen mit ineinandergreifenden Oberflächen, die ausreichen, um das Material in spiralförmig aufgewickelter Konfiguration zu halten, aber doch leicht lösbar sind; und
mehrere in Längsrichtung beabstandete und in Querrichtung angeordnete geschwächte Bereiche (34) über das Faser vliesmaterial, wodurch entlang der Bahn mehrere leicht trennbare Schleifmaterialabschnitte (36) zur Oberflächenbehandlung gebildet werden.
23. Rolle nach Anspruch 22, wobei jeder geschwächte Bereich durch in der Bahn ausgebildete Perforationen (34) definiert ist.
24. Bahn nach Anspruch 2, wobei die Bahn aus lockerem Faservliesmaterial Schleifmittelteilchen aufweist, die durch ein Bindemittel daran gebunden sind, und wobei die Schleifmittelteilchen die Körnung 1000 und feiner aufweisen.
25. Bahn oder Rolle nach einem der Ansprüche 1 bis 14 und 17 bis 24, wobei die Schleifmittelteilchen etwa 66% Trockengewicht des Gesamtauftragsgewichts von Bindemittel und Schleifmittelteilchen ausmachen, und wobei das Auftragstrockengewicht etwa 105 g/m2 beträgt.
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